Avaruus­teleskooppi Webbin mitta­laitteet ovat jo ultra­kylmiä – ”pimeä virta” ei saa häiritä tärkeitä mittauksia

Etäisten tähtien ja galaksien lämpösäteilyn mittaus alkaa kesällä. Webbin tärkeän mittalaitteen MIRIn lämpötila on nyt alle –267 astetta.

Avaruusteleskooppi James Webbin mittalaiteet ovat suojan alla (keltaisella). Nyt ne on viritetty hyvin kylmiksi. Havainnekuva.

21.4. 2:00 | Päivitetty 21.4. 6:44

Avaruusteleskooppi James Webb on nyt cool. Kaikki Webbin laitteet ovat ainakin 233 asteen pakkasessa.

Yhdysvaltain avaruushallinto Nasa kertoi juuri ennen pääsiäistä, että se sai Webbin neljä mittalaitetta hyvin kylmiksi 7. huhtikuuta.

Äärimmäinen kylmyys on ehto sille, että mullistavaksi sanottu avaruusteleskooppi James Webb saa kaukaa avaruudesta tarkkoja havaintoja. Webb mittaa esimerkiksi etäisten kohteiden lämpösäteilyä.

Laitteista tärkein on MIRI, joka mittaa maailmankaikkeuden ensimmäisiä tähtiä ja galakseja. Säteilyn matka näistä kohteita mittalaitteisiin on kestänyt yli 12,5 miljardia vuotta.

Niin etäistä avaruutta ei ole aiemmin suoraan tutkittu. Nasa ja Euroopan avaruusjärjestö Esa kehittivät herkkiä laitteita vuosia.

Tärkeän laitteen MIRIN osia on jäähdytetty peräti miinus 267:ään asteeseen. Kylmentämiseen tarvittiin omaa ”jääkaappia”, joka kulki Webbin mukana avaruuden L2-pisteeseen vuoden alussa.

MIRIä on määrä käyttää ainakin kymmenen vuotta. Jos kaikki menee hyvin, laite voi mitata avaruuden lämpösäteilyä lähemmäs 20 vuotta.

Miri ja sen suojat viimeisissä tarkistuksissa Maan päällä viime vuonna. Nyt se on saatu ultrakylmäksi.

MIRI ja muut laitteet alkoivat viilentyä heti sen jälkeen, kun avaruusteleskooppi Webb lähetettiin avaruuteen Ranskan Guyanasta 25. joulukuuta 2021.

Lennon aikana laitteiden lämpötila laski avaruuden luontaisessa kylmyydessä miinus 183 celsiusasteeseen.

Laitteet jäähtyivät kuukauden matkalla määränpäähänsä lisää, kun tenniskentän kokoinen lämpösuojus avattiin mutkikkaassa operaatiossa.

Webbin neljä tärkeintä laitetta ovat nyt viisikerroksisen suojan varjossa. Suojus peittää laitteita Auringon, Maan ja Kuun vaikutuksilta.

Suoja avulla laitteiden lämpötila alennettiin –233:een asteeseen. Laitteista MIRI vaati kuitenkin tarkkoihin mittauksiin ainakin –267 asteen kylmyyden.

Webbin edistyksellinen ”jääkaappi”, tai oikeammin kryostaatti, jäähdytti kiertävän nestemäisen heliumin avulla laitteen ultrakylmäksi.

MIRIn kylmyys –267 celsiusastetta on vain noin kuusi kelvinastetta absoluuttisen nollapisteen eli –273,15 asteen yläpuolella. Kelvinasteikko mittaa lämpötilaa asteina tuosta nollapisteestä ylöspäin.

Lämpösäteily ohjataan MIRIn uumeniin, jossa se joutuu hyvin tarkkaan syyniin. Havainnekuva.

Nasan insinöörit aloittivat jo kylmälaitteidensa tarkistuksia. Näin he varmistavat, että MIRI toimii odotetusti.

Jopa mittalaitteen atomien oma liike voi häiritä mittauksia. Tutkijat kutsuvat ilmiötä nimellä pimeä virta.

Pimeä virta voi sotkea avaruudesta saatua oikeaa signaalia ilmaisimessa. Näin se voi vääristää mittauksia.

Jos mittalaitteen lämpötila nousee asteen, kohoaa pimeän virran määrä noin kymmenkertaiseksi, kertoo Nasan tiedote.

MIRI mittaa aluksi hyvin etäistä maailmankaikkeuden lämpösäteilyä.

Kun tutkimus pääsee vauhtiin, MIRI:n ja muiden laitteiden kamerat ja spektrografit paljastavat monien avaruuden kohteiden kemian, lämpötilan, tiheyden ja nopeuden. Yksi tärkeä kohde ovat eksoplaneettojen kaasukehät.

MIRIssä on siksi mukana myös suodattimia. Niiden avulla Webb voi estää tutkittavan eksoplaneetan läheisen tähden tai tähtien häikäisyn.

Nasan tutkijat suunnittelevat nyt lisää testikuvia yksittäisistä tähdistä. Kohteet ovat lähempänä kuin mihin Webb tähtää, siis helppoja kohteita Webbille.

Yhden koekuvauksen Nasa jo julkaisi tähdestä. Kuvan kirkkaus yllätti. Laitteita hiotaan nyt tarkaksi lisää.

Kesällä Webbin läpimitaltaan 6,5 -metrinen peili ryhtyy tositoimiin. Lähdöstä on silloin kulunut tarkalleen puoli vuotta.

Webb kuvaa ensiksi syvää avaruutta. Se on kaikkeuden aikakautta, jolloin ensimmäiset tähdet, galaksit ja mustat aukot syntyivät.

Odotettavissa on jotain aivan uutta ihmisen silmille ja tutkimukselle.

Osaston uusimmat

Luitko jo nämä?

Osaston luetuimmat